Wie der Erreger der Schlafkrankheit durch unser Blut schwimmt

25. Juni 2011, 17:56
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Trypanosoma brucei zeigt drei verschiedene Bewegungsmuster - Forscher untersuchen Zusammenhänge mit Antikörper-Abwehr

Göttingen - Trypanosoma brucei, der Erreger der Schlafkrankheit, die in Afrika und Südamerika jährlich tausende Todesopfer fordert, gehört zu den mobilen Einzellern: Eigenständig schwimmt er durch den Blutkreislauf seines Wirtes, bis er im letzten Stadium der Krankheit die Blut-Hirn-Schranke überwindet und ins Gehirn seines Opfers vordringt. Um die tödliche Krankheit, die durch Tsetsefliegen übertragen wird, gezielt zu bekämpfen, versuchen Wissenschafter die Fortbewegungsweise der Erreger genau zu verstehen. Nun ist es Forschern gelungen, drei verschiedene Arten der Fortbewegung des Einzellers zu identifizieren.  

Bei den parasitären Einzellern war der genaue Bewegungsablauf bisher nicht bekannt. Die Ursache dafür ist ein relativ komplizierterer Körperbau: Die Geißel, die wahrscheinlich als Hauptmotor dient, schließt nicht etwa wie bei einem Spermium schwanzartig an den Zellkörper an. Stattdessen ist sie auf der gesamten Länge der Zelle mit ihr verbunden. Fest stand bisher nur, dass die Fortbewegungsmethode der Trypanosomen äußerst effizient ist: Mit Geschwindigkeiten zwischen 20 und 40 Mikrometern pro Sekunde schwimmen sie durch die Blutbahn ihrer Opfer.

Was das Mikroskop zeigte

Forscher vom Max-Planck-Institut für Dynamik und Selbstorganisation (MPIDS) sowie den Universitäten Würzburg, Göttingen und Basel konnten nun zeigen, dass der Erreger vom Untertyp Trypanosoma brucei brucei, der Rinder befällt, zu drei verschiedenen Fortbewegungsarten fähig ist. Während sich die einen mehrere Sekunden lang in ein und dieselbe Richtung bewegen, "torkeln" die anderen wie betrunken wahllos mal in diese, mal in jene Richtung. "Unterm Strich kommen sie so kaum von der Stelle", beschreibt Sravanti Uppaluri vom MPIDS diese Gruppe. Eine dritte Klasse wechselt zwischen beiden Fortbewegungsmustern.

Um zu untersuchen, warum die jeweilige Zelle eine bestimmte "Gangart" bevorzugt, war ein noch genauerer - und vor allem schnellerer - Blick auf die Trypanosomen nötig. "Zunächst mussten wir dazu eine Zelle über einen bestimmten Zeitraum verfolgen und das Fortbewegungsmuster identifizieren", so Uppaluri. Danach konnte die Wissenschafterin mithilfe von Hochgeschwindigkeitsmikroskopen, die eine schnelle Bildabfolge von mehreren tausend Aufnahmen in der Sekunde und eine höhere räumliche Auflösung ermöglichen, einen genaueren Blick auf die anatomischen Eigenheiten der Zellen werfen. Durch Messen des Abstandes zwischen beiden Zellenden ergab sich, dass die zielgerichteten Schwimmer eine gestrecktere Form haben und somit steifer sind als ihre torkelnden Artgenossen. Die torkelnden Trypanosomen hingegen erwiesen sich als eher gekrümmt, was auf einen flexibleren Zellkörper schließen lässt.

Folgerungen

Der Grund für diese anatomischen Unterschiede innerhalb einer Gruppe von Trypanosomen ist bisher unklar. "Es ist denkbar, dass es sich um verschiedene Stadien im Lebenszyklus des Parasiten handelt", sagt Thomas Pfohl von der Universität in Basel. Die gezielte Vorwärtsbewegung könnte zur letzten Phase gehören, in der sich der Erreger in das Gewebe des Opfers bohrt. Eine andere Erklärungsmöglichkeit wäre, dass die Einzeller speziell bei der Suche nach Nahrung die gerichtete Bewegungsstrategie wählen.

Vor einigen Jahren bereits hatten die Würzburger Forscher zusammen mit ihren Kollegen vom MPIDS entdeckt, dass rasches Schwimmen den Trypanosomen hilft, Antikörpern zu entgehen. Denn die Strömung, die dabei über die glatte Oberfläche der Erreger streicht, reißt die Antikörper stromabwärts in Richtung Zellmund, wo sie "gefressen" werden. In einem nächsten Schritt wollen die Wissenschafter deshalb untersuchen, in welcher Gangart diese Überlebensstrategie besonders gut oder besonders schlecht funktioniert. "Möglicherweise sind die Trypanosomen, die wahllos hin und her torkeln, angreifbarer als ihre stromlinienförmigeren Kollegen", so Pfohl. Das genaue Verständnis der Bewegungsmuster könnte so helfen, einen Ansatz zu finden, die Parasiten gezielt zu bekämpfen. (red)

  • Schneller Schwimmer: So niedlich, wie es die Illustration suggeriert, ist Trypanosoma brucei allerdings nicht - die Krankheit, die der Einzeller auslöst und gegen die es keine Impfung gibt, kostet tausende Menschenleben.
    foto: mpids

    Schneller Schwimmer: So niedlich, wie es die Illustration suggeriert, ist Trypanosoma brucei allerdings nicht - die Krankheit, die der Einzeller auslöst und gegen die es keine Impfung gibt, kostet tausende Menschenleben.

  • Verschiedene Bewegungsmuster: Oben Torkeln, unten zielgerichtetes Schwimmen.
    foto: mpids

    Verschiedene Bewegungsmuster: Oben Torkeln, unten zielgerichtetes Schwimmen.

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